O calor latente contido no vapor é liberado no instante que o vapor se condensa na fase líquida. A quantidade de calor latente liberada é maior ou menor que a quantidade de calor sensível na água quente (água saturada) após a condensação?

Passo 1

O enunciado pergunta se, quando um kg de vapor se condensa à temperatura de saturação e vira água saturada, a energia liberada como calor latente é maior ou menor que a energia necessária para aquecer essa mesma massa de água saturada (de uma temperatura de referência) até a mesma temperatura de saturação, ou seja, o calor sensível contido nela.

Passo 2

Definimos o calor latente de vaporização L_v como a diferença de entalpia entre vapor saturado e líquido saturado à mesma pressão:
L_v = h_{\text{g}} - h_{\text{f}}.
Esse valor é tipicamente da ordem de 2{,}257\;\text{kJ/kg} a 100^\circ\text{C} e pressão de 1\;\text{atm}.

Passo 3

O calor sensível para aquecer água líquida de uma temperatura de referência T_{\text{ref}} (por exemplo 0^\circ\text{C}) até a temperatura de saturação T_{\text{sat}} é dado por
Q_{\text{sens}} = \int_{T_{\text{ref}}}^{T_{\text{sat}}} c_p(T)\,\mathrm{d}T
onde c_p é o calor específico da água líquida (aproximadamente 4{,}18\;\text{kJ/(kg\cdotK)}).

Passo 4

Fazendo uma estimativa para água de 0^\circ\text{C} a 100^\circ\text{C}:
Q_{\text{sens}}\approx c_p\,(T_{\text{sat}}-T_{\text{ref}}) \approx 4{,}18\;\frac{\text{kJ}}{\text{kg\cdotK}}\times(100 - 0)\;\text{K} =418\;\text{kJ/kg}.
Em contrapartida, L_v\approx2{,}257\;\text{kJ/kg}.

Passo 5

Comparando os valores:
L_v\approx2{,}257\;\text{kJ/kg} \quad\text{e}\quad Q_{\text{sens}}\approx418\;\text{kJ/kg},
vemos que o calor latente L_v é muito maior que o calor sensível Q_{\text{sens}}.

Resposta

O calor latente liberado na condensação é maior que o calor sensível armazenado na água saturada.

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